60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Com o intuito de auxiliar e fomentar projetos que envolvam o desenvolvimento sócio-econômico regional, esta pesquisa tem o objetivo principal de desenvolver um projeto de simulação de um sistema de controle, capaz de automatizar o processo de queima de cerâmica de um forno em uma incubadora empresarial de Campo Grande/MS. A justificativa para a realização desta pesquisa, está no fato de que, como há o consumo excessivo de gás, durante a queima da cerâmica, a falta de controle da temperatura torna o processo ineficiente e de baixa qualidade. Estas falhas (trincas, manchas, coloração e etc.) acarretam prejuízos econômicos ao empresário devido à devolução de mercadorias e excesso de resíduos decorrentes de erros no processo de queima. Além disso, há o aumento dos riscos de incêndio causados pela falta de controle da injeção de gás e possibilidades de vazamentos. Portanto é necessário controlar o consumo energético do forno para a produção de peças de artesanato. O presente projeto permite ao usuário efetuar de forma simulada a previsão da variação da temperatura mediante o controle do fluxo de gás. Como resultado este trabalho estabelece em longo prazo benefícios para o processo produtivo da comunidade de artesãos campo-grandense.

METODOLOGIA:

Na primeira fase do projeto foi realizada uma revisão do estado da arte referente ao tema sendo a partir disto desenvolvido um modelo de circuito de controle apropriado para a situação do estudo. Para construção do modelo foi utilizado o software Matlab/Simulink® sendo efetuado diversos estudos de configurações para a obtenção de um modelo de melhor desempenho. O desenvolvimento foi dividido em três etapas, sendo elas: medição e conversão de unidade (termopar), comparador de tensão (LM741) e multivibrador monoestável. Foi utilizado um sinal de referência equivalente a uma temperatura de valor ideal em que é realizada a queima da cerâmica. A partir desse valor de referência fez-se a comparação com o sinal de saída do termopar produzindo um sinal entre a temperatura do forno e a temperatura ideal. O sinal de saída do comparador passará por um circuito formado por um LM555 associado a capacitores e resistores (multivibrador monoestável). Este circuito tem a função de um temporizador, o qual, por um tempo pré-determinado acionará o motor que tem por função o fechamento ou abertura das válvulas acoplado ao mesmo.

RESULTADOS:

Os circuitos compostos pelo termopar e o comparador de tensão se comportaram da maneira esperada com a faixa de erro aceitável e não significativa, pois o processo da queima de cerâmica é realizado em alta temperatura, ou seja, pequenas variações no valor da temperatura desejada não interferem no resultado do processo. Pelo fato do multivibrador monoestável possuir disparo no sinal baixo, foi observado que era necessária a utilização de um negador para ligar o motor no sinal alto. Obteve-se alta precisão em relação ao tempo que o motor fica ligado após a sua ativação sendo isto de suma importância e necessidade, visto que na implementação do circuito é o tempo gasto para execução do movimento da válvula, já que um erro fora de valores aceitáveis pode vir a prejudicar o processo como um todo. Os resultados obtidos são apresentados em forma gráfica.

CONCLUSÕES:

A simulação se mostrou eficiente, pois os resultados esperados foram atingidos com êxito, visto que o sistema de controle diminuirá gastos com o gás utilizado na queima da cerâmica. Este sistema fará com que o aquecimento controlado por válvulas, seja ativado apenas quando necessário, diferentemente do método atual cujas válvulas que controlam essa vazão ficam abertas constantemente, e são controladas aleatoriamente de forma manual, o que consiste em um gasto desnecessário quando a temperatura do forno atingir seu patamar máximo. Além disso, o sistema proposto fará com que a variação de temperatura dentro do forno seja muito pequena, produzindo cerâmicas de melhor qualidade, visto que quando a variação entre a temperatura ideal e a temperatura de exposição da peça acontece sem determinada precisão gera-se rachaduras e trincas. O estudo proporcionou além do beneficio a comunidade um maior domínio das técnicas de controle, montagem e medição de circuitos eletrônicos.

Instituição de fomento: SESu/MEC

Palavras-chave: Controle de temperatura, Queima de cerâmicas, Simulação

E-mail para contato: dddittmar@hotmail.com